使用 3D 打印机,用 100% 回收材料制造凳子,以此践行“循环制造”理念。

  • 提供资源回收解决方案
新小艺社有限责任公司
代表人:三立浩

案例概要

以 3D 打印技术为核心,旨在“以现代方式重新定义工艺”的 Shin Kogeisha LLC 与再生塑料原料供应商Pantech以及拥有大型颗粒型 3D 打印机的 Inoue Kikaku Co., Ltd. 合作,开发出一款完全由再生塑料原料制成的椅子。
通过对适用于3D打印的材料进行物理性能数据和化合物的研发,以及在设计和成型技术方面的突破,最终确定了成型配方。2026年2月,这款产品在伊势丹新宿百货举办的“新工业店”展览销售活动中正式亮相,并被命名为“WA凳”。
在开发一款完全由回收塑料制成的大型、设计精良的3D打印椅子(这在日本实属罕见)的过程中,他们遇到了哪些挑战?又是如何克服的?我们采访了新艺社的代表三立先生,了解他们利用回收塑料材料进行循环制造的开创性案例。

* 本文所有信息均截至采访当日有效。

Before
  • 虽然我一直设想“有朝一日”能够创作大型雕塑作品,包括家具,但我从未有机会去实现它。
  • 虽然出于环境问题和社会趋势的考虑,他们一直在考虑使用再生塑料原料,但由于采购渠道开发困难以及对质量和稳定供应的担忧,他们一直未能实施这一计划。
  • 我们缺乏与拥有家具设计 3D 打印专业知识的开发合作伙伴的联系,因此,我们没有开展产品开发的环境。
After
  • 通过 Pantech,我们结识了 Inoue Planning,并建立了一个利用回收塑料原料和大型颗粒式 3D 打印机进行大规模模塑物体开发的开发环境。
  • 通过三家公司的合作,他们开发并推出了“WA凳子”,这是一款由100%回收塑料材料制成的椅子。
  • 找到共同创造伙伴后,我们将推动以回收材料为起点的“循环制造”发展,而不仅仅局限于椅子。

一次偶然的邂逅,带来了前所未有的挑战

您能告诉我们是什么促使您发起这项行动吗?

米塔吉

我们最初与Pantech接触,是他们联系我们,探讨利用回收塑料材料和3D打印机制作新奇产品的可能性。由于这是我们第一次使用回收塑料材料,他们带来了各种材料供我们尝试打印。

在原型制作过程中,当我提到我想用大型 3D 打印机制作一把椅子之类的东西时,有人说:“我知道一家公司可以介绍人给你认识”,就这样,我最终联系上了我们现在的 3D 打印合作伙伴 Inoue Kikaku。

多亏了Pantech的安排,三家公司得以会面并进行了头脑风暴。我们讨论了各个方面,最终确定了利用三家公司的优势“开发一款椅子”的想法: Pantech拥有强大的再生塑料原材料供应能力;井上机械拥有大型3D打印机,并在家具商业化方面经验丰富;而我们公司则正在探索3D打印的可能性。于是,这个项目就此启动。

你是否一直都敏锐地意识到创作大型雕塑的挑战性?

米塔吉

从我们的产品阵容可以看出,到目前为止,我们一直在探索如何利用我们已有的设备,而不是专注于创造大规模产品。

大型颗粒式3D打印机的引进成本相当高昂,而且打印物体越大,材料成本也成比例地增加。因此,虽然我一直想尝试大型3D打印,但直到现在才有机会涉足这个领域。大型打印机能够实现小型打印机无法企及的规模和产品可能性,所以我很幸运能通过这次机会最终实现这个愿望。

“WA凳”的设计理念和技术突破

请您介绍一下在设计“WA凳子”时,您重点关注的关键特性。

米塔吉

由于这是新艺社生产的第一把椅子,我们非常希望它能成为一款标志性的设计和作品,我个人也为此投入了大量心血。与我们以往的产品不同,这款椅子尺寸较大,这意味着树脂用量和原型制作成本都成倍增长,因此我们不能简单地采用试错法。正因如此,我们在研发过程中对试错环节进行了深思熟虑。

目前已有不少3D打印椅子的先例,主要集中在欧洲。然而,我们并没有简单地模仿它们,而是着眼于如何作为后起之秀,在借鉴这些先例的基础上,创造出独一无二的产品。主流的3D打印椅子方法是先水平打印,然后再竖起来,但我们想另辟蹊径。因此,我们采用了这次的全新方法:一次性打印椅背和椅面,并使椅背和椅面呈一定角度悬垂。我认为这或许是一种前所未有的制造方法。

该项目的另一项重大成果是在开发过程中创造了一种名为“虚拟双层间距”的技术。在传统的层压工艺中,树脂层是在同一位置堆叠的,但这次,通过正反面交替堆叠树脂,使其看起来像是两倍的层数。这个想法源于我们专注于层压工艺的美观性并将其发挥到极致的过程中自然而然地产生的,但我认为,只有使用大型颗粒式3D打印机进行开发,才能发现这项技术。

我们最终将产品命名为“WA 凳子”,因为从拓扑学角度来看,椅子的设计使得它的所有层都是“环(圆柱体)”,我们根据它的形状采用了这个名称。

该工艺的另一个显著特点是打印后的手工精修。3D打印机将树脂打印到称为打印床的表面上,打印床用于固定打印物体,但接触面不可避免地会发生变形。因此,我们特别注重打磨、倒圆和抛光边缘。

就像没有哪把木椅不需要经过表面处理一样,我认为树脂椅也需要经过类似的加工过程才能成为可行的产品,这也是我们面临的挑战之一。

“工艺”是否被有意识地视为一种设计理念?

米塔吉

我们公司名为“新工艺社”(Shin Kogeisha),我们非常重视“工艺”这一概念。我们在杂志《新工艺社》第一期中解释了选择“新工艺社”这个名称的原因,如果您感兴趣,请阅读该期杂志。简而言之,我们认为工艺是一种理念和一套操作方法,因此也是一种可以应用于各种设计的思维方式。

关于这款“和凳”,其灵感之一源自民艺运动时期河合宽次郎制作的椅子。在京都五条区的河合宽次郎纪念馆,陈列着一把由原木雕刻而成的椅子,由于是原木雕刻,因此非常沉重。不仅是这把椅子,民艺运动时期的家具通常大量使用材料,导致家具厚重,但这正是因为它们旨在成为经久耐用、可以使用很长时间的产品。

相比之下,树脂椅似乎更注重提高生产效率,使其价格低廉、重量轻、易于大规模生产。因此,由于紫外线等因素造成的降解,许多此类产品的寿命较短,并非从一开始就设计成可以使用数十年。

当然,我并不否认这一点,但这次我想挑战自己,创作一把不遵循这些价值观的树脂椅。我想,如果能有一把像河合宽次郎用原木雕刻的椅子那样,可以保存百年之久的树脂椅,那该多好啊。我觉得,要做出像实心树脂块一样的椅子——这种椅子无法通过注塑成型——只有3D打印才能做到。

利用回收塑料原料进行“循环制造”(标题测试)

坚持使用再生塑料原料的原因是什么?

米塔吉

每当我想到如果我们使用这么多原生树脂会发生什么,环境影响就浮现在脑海,我也会感到一种心理上的抵触。我想这不仅对我们这样的制造商而言如此,对使用这些产品的用户也是如此。在产品制造过程中,我常常深切地感受到,它之所以能发挥作用,正是因为它是由100%回收材料制成的。

当然,我们也密切关注全球趋势。在欧洲的3D打印相关展览会上,我们几乎看不到使用全新材料的案例。3D打印技术自2010年代以来发展迅猛,由于它并非基于大规模生产,因此与可持续发展目标(SDGs)高度契合。鉴于此,尽可能回收树脂并构建可持续发展的社会显得尤为重要。从环境角度来看,生物质材料也是一种选择,但在欧洲,再生材料的使用量远超生物质材料,因此此次选择再生塑料材料是顺理成章的。

尽管如此,这却是我们首次认真地使用再生塑料原料。虽然我们出于环保和顺应社会趋势的考虑决定使用再生材料,但说实话,我们还是担心它们的加工难度、强度和供应稳定性。

当你实际使用回收塑料原料开发产品时,最困难的方面是什么?

米塔吉

我惊讶地发现,我常用的PLA和PETG这两种材料,竟然都是专门为3D打印配制的。这次我们使用的回收材料并非专门为3D打印设计的,所以对我们来说是一种陌生的材料。说实话,它并没有我们想象的那么容易。

这次我们使用的材料最大的挑战是如何最大限度地减少翘曲。最初,我们只用双面胶带固定工作台,但这种方法很难抑制翘曲,所以我们设计了一种独特的夹紧系统来固定工作台。

在制作原型之前,我总是抱着“这次肯定能成功”的决心,但每次都会遇到意想不到的结果……我反复尝试,一丝不苟地调整每一个条件,例如打印床温度、喷嘴温度和室温。最终,我才找到了一个可复现的配方,从而能够稳定地进行打印。

我们通常也使用消费前PLA材料,将其粉碎后在内部重新利用,但打印难度明显高于使用原生PLA材料。然而,随着我们不断使用回收材料,我们逐渐摸索出如何通过调整设置,即使材料物理特性略有差异,也能顺利打印。

虽然使用回收材料制作这个3D模型面临诸多挑战,但我认为,最终能够使用100%回收材料制作出模型,完全得益于Pantech的支持。我认为即使将来使用不同的材料,这段经历也依然适用,因此,积累这些知识是一项宝贵的收获。

Pantech 作为开发合作伙伴

您对Pantech的印象如何?

米塔吉

最初收到您的询价时,我以为贵公司是一家比较保守的塑料资源回收公司。然而,浏览贵公司网站后,我惊喜地发现贵公司与众多大型企业开展了广泛的合作,利用回收材料生产环保袋,而且网站设计精美。这与我之前对行业的印象截然不同。贵公司似乎是一家与时俱进的企业。

在开发过程中,与Pantech有哪些令人印象深刻的互动?

米塔吉

最令人印象深刻的是他们高超的专业水平和可靠性。在选择原材料时,即使我只是问“你们有类似的再生材料吗?”,他们也能提出多种选择,包括聚异氰脲酸酯(PIR)材料、聚合再生纤维素(PCR)材料以及具有不同物理性能的材料,他们的建议能力让我惊叹不已。他们还提供了样品的物理性能数据,这不仅方便了原材料的选择,也便于调整成型条件。

在原型制作过程中,我们提出了不少紧急且不固定的需求,例如“我们需要在某个日期前收到X公斤的材料”或“我们需要额外Y公斤的材料”,但他们总是真诚且及时地回应。我们也委托他们与合作工厂就着色和混炼等事宜进行讨论和协调,但我认为使用回收材料会带来一些特有的困难。此外,他们始终如一地灵活调整交货日期以配合原型制作进度,这对我们帮助很大。

由于他们提供一站式服务,涵盖了从采购回收材料、提供物理性能数据到配方调整和交付日期变更等所有环节,我们得以按照计划顺利推进研发工作。多亏了他们,我们才得以将产品推向市场。由于资源有限,我们很难自行研发原材料和寻找供应商,因此,有Pantech作为我们的研发合作伙伴,这让我们倍感安心。

因此,我们成功打造出了我们想要的具有光泽表面和漂亮颜色的凳子,并受到了顾客的好评。

利用再生材料进行开发在未来必将成为主流,而这显然离不开稳定的再生材料供应。数量、质量和时间——任何一项出现问题,开发都将停滞不前。确保再生材料的供应渠道并非易事,因此我们非常幸运地遇到了Pantech ,他们不仅供应再生材料,还具备支持我们开发流程的能力和专业知识。

超越WA凳子——循环制造开辟新天地

“WA凳”于2026年2月在伊势丹新宿店举办的“新艺社快闪店”上首次亮相。看到它最终以产品的形式呈现,您有何感想?

米塔吉

在伊势丹新宿店的展览总体反响不错,经过一番努力,我真的非常开心。值得庆幸的是,我们也收到了订单。让我感到意外的是,虽然我预料到会有公司前来咨询,但很多顾客都是个人,他们表示想把椅子放在家里。把一把3D打印的树脂椅子放在家里,这确实是一个不小的挑战,不是吗?他们接受了这个挑战,我真的很高兴。有些顾客说:“我觉得这会是一把很有纪念意义的椅子”,“请务必附上签名的真品证书”,能直接收到顾客的这些评价,我感到非常荣幸。我希望,当我们把这些椅子送到每个人手中时,它们能够成为一款不负众望的产品。

未来在使用回收材料进行制造方面,您是否还想挑战其他方面?

米塔吉

这次我们推出的是凳子,但未来我们希望基于同样的理念拓展产品线,开发出躺椅、双人长椅等更多款式。此外,我们也不打算全部使用树脂材料,而是探索其他组合方式,例如用3D打印制作椅身,椅腿则使用木材或金属。我认为这将大大拓宽产品的实用性。

经历了这件事之后,我对使用回收材料的抵触情绪有所降低,实验室产生的树脂废料的再利用方法也逐渐涌现出来。前几天,我甚至用合成纤维做了一把扫帚,方法是将纤维重新细化并捆扎起来。

最近,除了印刷之外,我还在做一些其他的项目。我制作了一些简单的铝模,用回收树脂填充,然后烧制成瓷砖。瓷砖的质地和触感会随着树脂混合物的不同而变化,所以我正在尝试各种不同的组合。

您对Pantech未来在合作项目中的表现有何期待?

米塔吉

我们的目标是扩大 3D 打印市场,如果您能继续与我们开展互利合作,我们将不胜感激。

我相信3D打印机的用户数量会持续增长,不仅个人用户,企业用户也可能陆续进入这个市场。与此同时,设备价格应该会下降,我认为这将进一步促进新玩家的涌入。事实上,颗粒式3D打印机在欧洲比在日本更为普及,许多艺术家都在出售他们用这类机器制作的作品。这种趋势在不久的将来肯定会蔓延到日本。

随着这个行业的增长,对用于3D打印的再生塑料原材料的需求可能会增加。然而,是否会有新的参与者出现,取决于包括我们自己在内的现有参与者,因此,如果我们的努力能够成为推动这一进程的催化剂之一,我将感到非常高兴。

此次我们与Pantech和井上企划的合作终于成型,我相信这标志着三家公司合作的开始。适用于3D打印的再生材料仍有进一步开发的空间,我们希望探索除此次使用的材料之外的其他树脂类型的潜力。我们希望同步开发材料和产品,共同引领3D打印市场和再生塑料市场的发展。

Contact

询问·
订阅我们的电子邮件简讯

如有任何疑问或想订阅我们的新闻简报/市场报告,请点击此处。作为您在塑料回收领域的“合作伙伴”,我们将与您紧密合作,共同应对挑战,并协助您找到解决方案。